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材料结构简述.ppt

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材料结构简述.ppt

上传人:sanshengyuanting 2019/6/17 文件大小:2.07 MB

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材料结构简述.ppt

文档介绍

文档介绍:材料结构的涵义所谓结构,是指材料系统内各组成单元之间的相互联系和相互作用方式。材料结构从尺寸上来讲,又分为宏观结构、显微结构、微观结构。宏观结构是用肉眼或放大镜能观察到的晶粒、相的集合状态。显微结构是借助光学显微镜、电子显微镜可观察到的晶粒、相的集合状态或材料内部的微区结构微观结构包括原子及分子的结构以及原子和分子的排列结构表2-1 、离子或分子结合而成。原子、离子或分子间的结合力称为结合键(bond)或价键。结合键决定了物质的一系列物理、化学、力学等性质。从原则上讲,只要能从理论上正确地分析和计算结合键,就能预测物质的各项性质。因此,结合键的分析和计算乃是各种分子和固体电子理论的基础。遗憾的是,目前还不能对各种物质的结合键进行准确的理论计算。不论什么物质,其原子结合成分子或固体的力从本质上讲都起源于原子核和电子间的静电交互作用即库仑力。要计算结合力,就需要知道外层电子围绕各原子核的分布。根据电子围绕原子的分布方式,可以将结合键分为五类,即离子键、共价键、金属键、分子键和氢键。 原子结构原子是由原子核及围绕原子核的电子组成。原子核由中子及带正电的质子组成。电子通过静电吸引被束缚于原子核周围。原子的质量主要集中在原子核,电子的质量可以忽略。元素的原子序数等于原子中质子的数目。原子核内的结合是非常牢固的,这种结合力称为核力,它比万有引力大40个数量级,但其作用范围很小,不超过10-6nm。在材料科学中,原子结构一般都指原子的电子结构当众多相同或不相同的原子结合在一起构成聚集状态的材料时,材料内部的电子结构决定了原子之间的结合键及材料的组织结构。Bohratomicmodel虽然不同的键对应着不同的电子分布方式,但它们都满足一个共同的条件,即键合后各原子的外层电子结构要成为稳定的结构,也就是隋性气体原子的外层电子结构,由于“八电子层”结构(即ns2np6结构)是最普遍、最常见的稳定电子结构,因此可以说,不同的结合键代表着实现八电子层结构的不同方式。根据结合力的强弱:金属键结合键化学结合键物理结合键(主价键)(次价键)(1)金属键(MetallicBond)典型金属原子结构:最外层电子数很少(通常s,p价电子数少于4),即价电子极易挣脱原子核之束缚而成为自由电子,即弥漫于金属正离子组成的晶格之中而形成电子云,金属中自由电子与金属正离子之间构成键合称为金属键。特点:电子共有化,既无饱和性又无方向性,形成低能量密堆结构性质:良好导电、导热性能,延展性好(2)离子键(IonicBond,大多数盐类、碱类和金属氧化物)离子键是由电子转移(失去电子者为阳离子,获得电子者为阴离子)形成的。即正离子和负离子之间由于静电引力所形成的化学键。离子既可以是单离子,如Na+、CL-;也可以由原子团形成;如SO42-,NO3-等。特点:以离子而不是以原子为结合单元,要求正负离子相间排列,且无方向性(一个离子可以在任何方向吸引相反电荷的离子),无饱和性(结合离子数目与原子的未成对电子无关,取决于离子半径)性质:熔点和硬度均较高,良好电绝缘体(3)共价键(CovalentBond,聚合物和无机非金属材料)共价键的实质:由二个或多个电负性差不大的原子间通过共用电子对而成特点:饱和性配位数较小,有饱和性和方向性(本身为电子云的重叠,重叠越多,分子越稳定;两个原子的未成对电子,只有自旋相反,才能配对形成一个共价键)性质:熔点高、质硬脆、导电能力差